一種電力系統(tǒng)二次設備效能評估方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)設備效能評估方法，特別涉及電力系統(tǒng)二次設備的效能評估 方法。
【背景技術】
[0002] 電力系統(tǒng)二次設備是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它的功能是對電能生產(chǎn)、輸送、分 配過程的高壓電氣設備的運行進行監(jiān)測、控制、調節(jié)、保護以及為運維人員提供設備運行的 工況。
[0003] 隨著我國電網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，電氣二次設備的數(shù)量和種類也不斷增加。首先，可 靠性和經(jīng)濟性是對電力系統(tǒng)二次設備的根本要求，而電力二次設備效能的實現(xiàn)是保證經(jīng)濟 性和可靠性的基礎。將在武器系統(tǒng)中應用的效能評價方法通過電力設備指標的選取應用于 電力系統(tǒng)中來。實現(xiàn)電力系統(tǒng)中對電力二次設備的效能評價。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明目的在于提供一種電力系統(tǒng)二次設備效能評估方法， 從而為電網(wǎng)企業(yè)的設備的運維和評估提供依據(jù)。
[0005] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn)：一種用于電力系統(tǒng)二次設備的效能 評估方法，包括如下步驟：
[0006] S100 :根據(jù)電力系統(tǒng)二次設備的歷史運行數(shù)據(jù)和健康狀態(tài)計算可用度向量A;
[0007] S200 :根據(jù)二次設備歷史運行數(shù)據(jù)計算可信度矩陣D;
[0008] S300 :選取二次設備的固有能力指標，計算固有能力向量C;
[0009]S400:根據(jù)確定的可用度向量A、可信度向量D、和固有能力向量C確定二次設備的 效能E，計算公式為：E=ADC。
[0010] 其中步驟S100具體包括：根據(jù)二次設備的歷史運行數(shù)據(jù)和二次設備的健康狀態(tài) 得到兩項基礎數(shù)據(jù)實施本步驟。將二次設備的運行狀態(tài)分為可用狀態(tài)和故障狀態(tài)兩種狀 態(tài)，決定了可用度向量A為二維向量，A= [&1，a2]，A中元素根據(jù)二次設備的平均無故障時 間MTBF和平均故障修復時間MTTR確定。&1表示設備處于可用狀態(tài)的概率，為平均無故障時 間占平均無故障時間和平均故障修復時間之和的比重。a2表示設備處于故障狀態(tài)的概率， 為平均故障修復時間占平均無故障時間和平均故障修復時間之和的比重。二次設備作為典 型的電子產(chǎn)品，其不可靠度和裝置平均故障前時間T均服從指數(shù)分布。二次設備工作時間 進入穩(wěn)定運行階段，可以近似故障率為常數(shù)λ。二次設備的平均無故障時間為二次設備故 障率的倒數(shù)，二次設備故障率由健康狀態(tài)得分和指數(shù)形式經(jīng)驗擬合公式得到，公式參數(shù)由 最小二乘擬合得到。
[0011] 根據(jù)變電站運維數(shù)據(jù)分析，設備平均故障修復時間為二次設備故障修復率的倒 數(shù)，設備的修復率由二次設備的缺陷修復時間經(jīng)曲線擬合得到。
[0012] 其中步驟S200包括：在S100計算得出設備故障率和故障修復率基礎上進行，在初 始時刻二次設備可能處于可用狀態(tài)或故障狀態(tài)任意一種，即η= 2,二次設備的可信性矩陣 可表示為：
[0013]
[0014] 其中dn表示系統(tǒng)在開始時處于正常狀態(tài)，執(zhí)行任務過程中仍處于正常狀態(tài)；d12表 示系統(tǒng)在開始時處于正常狀態(tài)，執(zhí)行任務過程中處于故障狀態(tài)；d21表示系統(tǒng)在開始時處于 故障狀態(tài)，執(zhí)行任務過程中處于正常狀態(tài)；d22表示系統(tǒng)在開始時處于故障狀態(tài)，執(zhí)行任務 過程中仍處于故障狀態(tài)；D中各元素通過求解狀態(tài)轉移方程得到D中數(shù)據(jù)根據(jù)故障率和故 障修復率得到。
[0015] 其中步驟S300包括：C為固有能力向量，表示當二次設備處于每一狀態(tài)時，其完成 本職任務的能力。根據(jù)二次設備的不同功能確定二次設備固有能力指標，并最終確定設備 的固有能力值c，C= [c，0](二次設備有兩種初始狀態(tài)，一項固有能力，故C為1X2維向量 矩陣）。根據(jù)二次設備的不同功能選取與功能性能密切相關的指標，選取的標準為：反映設 備主要功能的參數(shù)，參數(shù)變化對設備功能影響巨大的指標，可獲取的參量值的指標。在選取 指標的過程中為每個指標確定指標的數(shù)據(jù)類型，指標的標準閾值，數(shù)據(jù)單位信息。
[0016] 根據(jù)指標變化對固有能力的影響關系不同，為每個指標建立相應的指標效用函 數(shù)，主要類型有：正相關類型、負相關類型、拋物線型以及布爾型等。根據(jù)指標效用函數(shù)確定 每個指標的效用值，效用值的取值分為為〇~1，指標效用函數(shù)的參數(shù)根據(jù)指標值對固有能 力影響大小的不同確定，最后將分項效用值進行加權求和得到。權重系數(shù)通過指標的重要 度不同經(jīng)過專家排序后通過層次分析法得到。
[0017] 其中步驟S400包括：需要將步驟S100得到的可用性矩陣（向量），步驟S200得 到的可行性矩陣，步驟S300得到的固有能力矩陣（向量）做乘積得到設備的效能值。根據(jù) 設備的效能值確定設備當前的效能等級。其中效能值在〇. 95~1為高效運行狀態(tài)，0. 8~ 〇. 95為均衡狀態(tài)，0. 6~0. 8為較低狀態(tài)，低于0. 6為差。據(jù)此得出設備的效能評價結果。
[0018] 本發(fā)明對比現(xiàn)有技術，有如下優(yōu)點：
[0019] 1.本發(fā)明的目的在于提供一種電力系統(tǒng)二次設備效能評估的實施方法，該方法應 用ADC模型對二次設備的工作效能進行評估，通過分析設備處在可用狀態(tài)的概率以及狀態(tài) 發(fā)生轉移的概率并結合設備關鍵固有能力指標，得出設備的效能值。根據(jù)設備效能值計算， 為運行人員了解二次設備的狀態(tài)提供依據(jù)。
[0020] 2.本發(fā)明提出了對電力系統(tǒng)二次設備進行效能評估的概念，確立了進行效能評估 的方法，綜合設備的歷史運行數(shù)據(jù)，設備的缺陷信息，以及設備運行中的性能參數(shù)等多方位 的數(shù)據(jù)，為設備檢修計劃的制定提供重要的參考信息。
【附圖說明】
[0021] 圖1為電力系統(tǒng)二次設備效能方法計算流程圖。
【具體實施方式】
[0022] ADC模型認為系統(tǒng)效能是預期一個系統(tǒng)滿足一組特定任務要求程度的量度，是系 統(tǒng)可用性、可信性和固有能力的函數(shù)。可用度是在開始執(zhí)行任務時系統(tǒng)狀態(tài)的度量；可信性 是在已知系統(tǒng)開始執(zhí)行任務時所處狀態(tài)的條件下，在執(zhí)行任務過程中某個瞬間或多個瞬間 的系統(tǒng)狀態(tài)的度量；固有能力是在已知系統(tǒng)執(zhí)行任務過程中所處狀態(tài)條件下，系統(tǒng)達到任 務目標的能力的度量。
[0023] 該模型的表達式是：
[0024] E=ADC,
[0025] 式中A為可用度向量，A= {ai，a2，…，an}，n為系統(tǒng)在開始執(zhí)行任務時的狀態(tài)數(shù)目； D為NXN的可信度矩陣，L是系統(tǒng)由初始狀態(tài)i經(jīng)歷任務期間到任務結束時轉移到狀態(tài)j 的概率；C為固有能力向量矩陣，若設備包含多項固有能力時，C為一矩陣，Cl,k代表系統(tǒng)處 于狀態(tài)j時，完成第k項子任務的概率或完成任務量，此時的系統(tǒng)效能為一向量，當設備只 含有一種固有能力時，C為一維矩陣。
[0026] 本發(fā)明基于ADC模型開展電力系統(tǒng)二次設備的效能評估，在電力系統(tǒng)中二次設備 的可用度向量A、可信度矩陣D以及二次設備固有能力向量C具有特定的行業(yè)特點，根據(jù)變 電站運行實際確定可用度向量A、可信度矩陣D以及二次設備固有能力指標，固有能力向量 C并根據(jù)ADC模型確定二次設備的效能是本發(fā)明的主要內容。
[0027]圖1為電力系統(tǒng)二次設備效能評估方法計算流程圖。
[0028]本發(fā)明包含以下步驟：
[0029] S100 :根據(jù)電力系統(tǒng)二次設備的歷史運行數(shù)據(jù)和健康狀態(tài)計算可用度向量A;
[0030] S200 :根據(jù)二次設備歷史運行數(shù)據(jù)計算可信度矩陣D;
[0031] S300 :選取二次設備的固有能力指標，計算固有能力向量C;
[0032] S400 :根據(jù)確定的可用度向量A、可信度向量D、和固有能力向量C確定二次設備的 效能E。
[0033] 其中步驟S100具體包括：根據(jù)二次設備的歷史運行數(shù)據(jù)和二次設備的健康狀態(tài) 得到兩項基礎數(shù)據(jù)實施本步驟。將二次設備的運行狀態(tài)分為可用狀態(tài)和故障狀態(tài)兩種狀 態(tài)，決定了可用度向量A為二維向量，A= [&1，a2]，A中元素根據(jù)二次設備的平均無故障時 間MTBF和平均故障修復時間MTTR確定。&1表示設備處于可用狀態(tài)的概率，為平均無故障時 間占平均無故障時間和平均故障修復時間之和的比重。a2表示設備處于故障狀態(tài)的概率， 為平均故障修復時間占平均無故障時間和平均故障修復時間之和的比重。二次設備作為典 型的電子產(chǎn)品，其不可靠度和裝置平均故障前時間T均服從指數(shù)分布。二次設備工作時間 進入穩(wěn)定運行階段，可以近似故障率為常數(shù)λ。二次設備的平均無故障時間為二次設備故 障率的倒數(shù)，二次設備故障率由健康狀態(tài)得分和指數(shù)形式經(jīng)驗擬合公式得到，公式參數(shù)由 最小二乘擬合得到。
[0034] 根據(jù)變電站運維數(shù)據(jù)分析，設備平均故障修復時間為二次設備故障修復率的倒 數(shù)，設備的修復率由二次設備的缺陷修復時間經(jīng)曲線擬合得到。
[0035] 其中步驟S200包括：在S100計算得出設備故障率和故障修復率基礎上進行，在初 始時刻二次設備可能處于可用狀態(tài)或故障狀態(tài)任意一種，即η= 2,二次設備的可信性矩陣 可表示為：
[0036]
[0037] 其中dn表示系統(tǒng)在開始時處于正常狀態(tài)，執(zhí)行任務過程中仍處于正常狀態(tài)；d12表 示系統(tǒng)在開始時處